半绝缘GaAs光电导开关非线性电脉冲超快上升特性研究

基于3C-SiC薄膜的光导开关的研究摘要：该文报道了一种可承受33kV偏置电压的光导开关结构。

该结构从两方面提高光导开关的耐压特性：两层厚度为20μm的3C-SiC薄膜采用HFCVD工艺制备在6H-SiC基片表面，用于输出电脉冲传输，可消除了6H-SiC基片的微管缺陷对光导开关耐压特性的影响；电极位于两层薄膜之间，增加了接触面积，因此降低了电极表面的电流密度。

关键词：光导开关3CSiC薄膜偏置电压光导半导体开关(PCSS)是利用超快脉冲激光器与光电半导体材料(如Si，GaAs，InP等)相结合形成的一种新型开关器件[1]，其工作原理是利用光电效应，通过激光能量激励半导体材料，使其电导率发生变化，改变开关的通断状态，从而产生电脉冲。

与传统开关技术相比，光导开关具有上升时间短、传输功率高、体积小等优点，可应用于超快瞬态电子学、超宽带通讯等领域。

光导开关自1975年诞生以来，大致经历了三代：(1)以Si为代表[2]，Si存在暗电流较大，载流子寿命长的问题；(2)采用GaAs、InP 为代表的III-V族化合物半导体[3]，与Si相比，载流子更短寿命；(3)使用以SiC为代表的宽禁带半导体材料[4]，由于适合高压大功率光导开关，近年来逐渐成为研究热点。

但是SiC光导开关的击穿电压远低于SiC的理论值，原因是使用的SiC基片多为α-SiC(包括6H-SiC和4-SiC)，晶格结构为立方与六方混合结构，具有“微管”缺陷。

β-SiC(例如3C-SiC)则没有微管缺陷，但是基片难以获得，只有薄膜材料。

微管的密度直接决定了器件的耐压性。

因此，该文采用热丝化学气相沉积(HFCVD)工艺在α-SiC基片表面制备基于3C-SiC薄膜的SiC光导开关，并对其耐压特性进行研究。

1 实验6H-SiC基片由补偿工艺生长得到。

基于浅施主深受主补偿机制，用深能级受主钒(V)对氮(N)补偿而使得SiC基片具有半绝缘特性。

基片的晶面方向(0001)，厚度0.5mm。

半绝缘G aAs 光电导开关体内热电子的光电导振荡特性3施　卫1)　薛　红1)2)　马湘蓉1)1)(西安理工大学应用物理系,西安　710048)2)(渭南师范学院物理与电子工程系,渭南　714000)(2009年3月2日收到;2009年4月27日收到修改稿) 用波长为532nm 、脉冲宽度为5ns 的超短激光脉冲触发电极间隙为4mm 的半绝缘G aAs 光电导开关,开关偏置电压从500V 开始以步长50V 逐渐增加,直到开关出现非线性电脉冲输出.研究表明,线性和非线性电脉冲波形均呈现出在经历一个主脉冲之后,其后跟随几个幅值较小且具有周期性和不同程度的减幅振荡.分析了开关体内载流子(热电子)的微观状态和输运过程,在直流偏置电场作用下,开关体内的热电子在电子2电子、电子2声子相互作用过程中,当它们的弛豫时间大于载流子的寿命时,光电子的输运可通过迁移率变化引起光电导振荡,这是开关输出电脉冲出现振荡的原因.关键词:光电导开关,热电子,弛豫,光电导振荡PACC :7220H ,7240,7220J3国家重点基础研究发展计划(批准号:2007C B310406)、国家自然科学基金(批准号:50837005,10876026)、陕西省教育厅专项科研基金(批准号:09J K 431)和渭南师范学院科研基金(批准号:08YK F022,09YK Z 021)资助的课题. E 2mail :swshi @11引言半导体光电导开关(ph otoconductive sem iconductorswitches ,PCSS )是利用超快脉冲激光器与光电导体(如Si ,G aAs ,InP 等)相结合形成的一类新型器件[1].近10年来,PCSS 是发展比较迅速的一种光电子器件[2—9].作为一种光敏器件,光电导开关是通过光生载流子对材料的电阻率控制来实现器件功能的,器件在不同的激励光控制作用以及在不同的偏置电场条件下,表现出线性与非线性两种导通工作模式.在小于315kV Πcm 的低电场作用下,PCSS 工作于线性模式,即每个入射光子产生一对电子2空穴对,电流脉冲形状与触发光脉冲形状相同,其光生载流子复合随时间呈指数变化,光脉冲过后,开关电阻立即恢复.在超过一定阈值的高偏置电压情况下,光电导开关工作于非线性模式,即光电导开关材料每吸收一个光子,产生一对电子2空穴对,这些光生电子2空穴对在“类雪崩”复杂机制作用下获得了巨大的倍增,形成比光生载流子数高几个数量级的载流子数目,从而产生很大的电脉冲输出,并且在光脉冲熄灭后,开关并不立即恢复到光照前的高阻状态,而是仍然保持导通状态,此时,开关内的平均电场保持在一个与初始偏置电压以及入射光能量均无关的固定数值上,即发生了电场的锁定(lock 2on )现象.通常认为,上述两种工作模式不相关联.非线性工作模式是G aAs ,InP 等Ⅲ2Ⅴ族化合物半导体光电导开关特有的现象,并且锁定电场强度与外电路所加的偏置电压无关,与触发光能量也无关,只与光电导开关本身材料有关.在有关G aAs 的PCSS 实验中,相继报道了有关PCSS 的一些独特的工作模式,如混合模式、临界模式、超线性模式等非线性工作模式[3,4].本文在采用532nm 激光脉冲触发横向型半绝缘G aAs 光电导开关的实验中,观察到了在保证满足一定的光能和电场阈值的条件下,开关在线性和非线性工作状态下的电脉冲波形均呈现出在达到峰值后具有不同程度的小幅周期性振荡现象.根据量子理论的光与物质相互作用规律,从半导体结构微观状态的过程出发,对实验结果进行详细分析后认为,振荡现象发生在第58卷第12期2009年12月100023290Π2009Π58(12)Π8554206物　理　学　报ACT A PHY SIC A SI NIC AV ol.58,N o.12,December ,2009ν2009Chin.Phys.S oc.开关导通工作的状态下,其原因主要来自于体内自由载流子的行为.在偏置电场作用下光生载流子将获得较高的能量,使光电子成为远离导带底的热电子,并在体内产生主要由热电子效应引起的光电导振荡,从而引起输出电脉冲信号的部分振荡现象.图2　不同偏置电压下波长为532nm ,单脉冲能量为015m J 的激光脉冲触发4mm 间隙SI 2G aAs 开关输出电脉冲　(a )2500V ,(b )3000V图1　G aAs 光电导开关结构示意图和测试线路图　(a )结构示意图,(b )测试电路简图21实验装置与结果 实验所用的半绝缘G aAs (SI 2G aAs )PCSS 为横向结构,如图1所示.材料中载流子浓度n ≈1014cm -3,暗态电阻率ρ>5×107Ωcm ,电子迁移率μ>5500cm 2Π(Vs ).开关芯片厚度为016mm ,两电极间隙为410mm ,G aAs PCSS 的最小触发电场阈值为411kV Πcm ,本征击穿强度为250kV Πcm.用Nd :Y AG超短脉冲激光照射芯片来触发开关导通,激光脉冲宽度为5ns ,波长为532nm ,其光能可在微焦到毫焦范围内变化.触发光能量为015和110m J 两种,偏置电压分别从500V 开始以步长50V 逐渐增加,直到出现非线性电脉冲.图2为用015m J 光脉冲能量触发4mm 间隙光电导开关,开关输出两种工作模式的电脉冲.图2(a )为偏置电压为2500V 时输出的开关在线性工作状态下的电脉冲,可以看出线性电脉冲不是单一的脉冲,电脉冲在经历一个G auss 型的主脉冲之后,跟随几个不同程度的幅值较小的减幅振荡,但开关仍处于线性工作状态而并不引起非线性.图2(b )为偏555812期施　卫等:半绝缘G aAs 光电导开关体内热电子的光电导振荡特性置电压为3000V 时开关输出的非线性工作状态下的电脉冲,这一电脉冲也表现为在主峰过后呈现出不同程度的周期性减幅振荡现象,并随着时间的推移振荡逐渐消失,最后进入稳定的锁定状态,属于典型的非线性电脉冲.图3为1m J 光脉冲能量触发4mm间隙开关,在偏置电压分别为2500和3800V 条件下,10次触发SI 2G aAs 开关输出的线性和非线性两种工作模式的电脉冲波形,在主峰过后均呈现出不同程度的周期性减幅振荡现象.图3　10次触发SI 2G aAs 开关输出的线性和非线性周期性的减幅振荡电脉冲波形的叠加31理论分析 光电导开关工作的物理机制分为线性和非线性两种.半导体光电子学理论认为,其工作模式的本质就是光子与电子相互作用产生光生载流子,而光生载流子在产生、弛豫与复合的竞争过程中由于迁移率的变化而产生光电导,在偏置电场的作用下呈现出输出电流的线性和非线性工作模式.3111光电导效应的物理过程 光电导效应包括光吸收和载流子的激发、热载流子弛豫、电荷载流子的迁移和复合等,发生在激发载流子的整个寿命时间内[10,11].在这一时间内,光激发载流子可在内场、外场或浓度梯度场等影响下运动,从而使人们观察到各种不同的与光电导过程有关的光电导效应.3121光激发热载流子的输运与复合 实验用波长为532nm 的超短脉冲激光照射G aAs 芯片,将在芯片被照射表面附近产生光生电子2空穴对.由于光子能量较大(hνµE g ),光激发的导带电子和价带空穴均产生在远离能带边缘的高激发状态(热激发态,或称热载流子),这些高激发态的热载流子通过辐射或无辐射跃迁的复合过程回到基态.对于G aAs 材料而言,空穴的有效质量是电子的数倍,因而空穴对光电信号变化的影响非常小.在上述光激发形成载流子的过程中,主要考虑光生热电子的产生与输运.处于高激发态的热电子在与G aAs 芯片材料的相互作用过程中,最大概率的是热电子将首先通过电子2电子,电子2声子的相互作用,弛豫掉过剩的动能而达到带边缘附近的冷激发态,然后经复合过程回到基态.假定光电子(热电子)刚被产生时能量为E h =ν-E g ,通常和纵光学声子(LO 声子)的相互作用最强,弛豫时间为[12]τeo =1αpω0karcosh (k ).(1)对于极性半导体,如InSd ,G aAs 等,τeo 约为10-12—10-14s[12].这时,首先进行热电子2LO 声子相互作用,如图4所示,使热电子动能E h 迅速下降到小于一个LO 声子能量值ω0(ω0为光学声子频率),即当0<E h <ω0时,能量耗散通过与声学声子的相互作用来实现.弛豫时间为[12]6558物 理 学 报58卷图4　热激发电子弛豫过程示意图τep =π 4ρ22m35Π2E21E-1Π2h.(2)一般而言,热电子2声学声子作用时间会更长,对于G aAs材料由(2)式估算τep>10-7s.因此,热电子2声子的相互作用主要发生在热电子已经弛豫到最低带边缘附近能量小于一个光学声子能量 ω0的情况.此外,通过电子2电子的相互作用,热电子的能量还可以在自由电子和空穴间再分配,电子相互间也可以交换能量但不影响电子的总能量.它们能量的分布符合麦克斯韦分布,弛豫时间为[12],τee =m31Π2(3k B T)3Π2E210πe4ln32n[(k B T)3E3Π(πne6)]1Π2,(3)其中T为热电子温度,弛豫时间τee随载流子浓度而变化,因而对于开关处于线性与非线性工作状态而不同.上述弛豫时间与载流子寿命τn之间关系的不同,可以有不同特征的电子分布函数,使载流子具有不同的迁移率.3131热电子的光电导振荡效应 用波长为532nm的超短脉冲激光照射G aAs芯片时,在芯片被照射表面附近产生热电子,假定热电子刚被产生时能量为hν-Eg,经级联发射LO声子过程后,热电子能量减小为Eh =hν-E g-n ω01由此可见,随着热电子能量的增加,级联过程后的热电子能量可以在0— ω0之间振荡,使迁移率随热电子能量的变化而出现振荡,从而呈现出光电导振荡现象,如图5所示.当τn<τep,τee时,在载流子的整个寿命时间内光电子是热电子,迁移率与热电子能图5　迁移率μ与光电子能量E ph的依赖关系量有关,并以 ω为周期随热电子能量的增大出现振荡,且迁移率的极小值(光电导的极小值)发生在E ph=n ω0的能量位置上.当τee<τn<τep时,则在光生载流子的整个寿命时间内定义一个热电子分布函数,仍可能通过迁移率调制引起光电导的振荡.动量损失可能导致光电导振荡.在热电子能量刚好低于光学声子能量 ω0时,载流子可以从偏置电场中获得能量并立即通过发射LO声子被散射到原点附近,于是在电势梯度方向上有净的动量损失,从而导致光电流下降,因而出现光电导振荡现象.另外,俘获机制不同导致的寿命调制也可能引起光电导振荡;带间激发和激子激发情况下也可能出现振荡光电导现象[13—15].313111开关在线性工作状态下的情形用波长为532nm的超短脉冲激光照射G aAs芯片,将在芯片被照射表面附近产生大量的光激发热载流子.光激发的电子和空穴具有比相应带中载流子的热平衡能量大得多的动能,这些热电子在芯片体内将相继发生下列情况:在偏置电场中获得能量Δε;电子2电子相互作用;电子2声子相互作用.上述过程中热电子的能量E=Δε+hν-Eg,处于高激发态的热电子首先经过与LO声子相互作用,能量很快减小为Eh=E-n ω01根据(3)式可估算出热电子在线性状态下的弛豫时间τee≈10-8s,即热电子弛豫时间与载流子寿命之间将满足τn<τee<τep (G aAs材料载流子的寿命为纳秒量级),电子分布处于热电子状态.随着热电子在置偏电场下获得能量的增加,级联发射LO声子过后的热电子能量总可以在0— ω0之间振荡,因而引起载流子迁移率的振荡,可能通过迁移率调制引起光电导的振荡.同时,热电子弛豫又伴随着载流子的复合而引起振荡减弱直至导通截止,使我们观察到线性电脉冲在经历一个高斯型的主脉冲之后呈现出规律的、不同程度的减幅振荡,开关电阻同时恢复高阻状态.755812期施　卫等:半绝缘G aAs光电导开关体内热电子的光电导振荡特性313121开关在非线性工作状态下的情形在偏置电场及光能阈值均较强的情况下,芯片体内的载流子数将出现雪崩倍增,其浓度比线性状态时载流子的浓度大3—5个数量级,且在偏置电场的作用下与线性状态一样,载流子同样将经历在电场中加速获得能量Δε、电子2电子及电子2声子相互作用的过程.由(3)式估算载流子的弛豫时间τee< 10-9s,即热电子弛豫时间与其寿命之间满足τee<τn<τep,热载流子和晶格系统不再处于热平衡状态,将迅速发射LO声子使其能量在0— ω0之间振荡,通过迁移率调制引起光电导的振荡.而且在非线性工作状态下开关体内热电子由于雪崩倍增使其浓度非常大,电子2电子互作用达到平衡的弛豫时间很短(τee<τn),在热电子弛豫与复合的竞争中,体内热电子的能量及浓度将达到稳定的热平衡状态,振荡逐渐消失并进入导通维持状态.因此,电脉冲在主峰过后呈现出不同程度的周期性减幅振荡现象,并随着时间的推移振荡逐渐消失,最后进入稳定的锁定状态.41结论 从SI2G aAs中电子2电子,电子2声子相互作用的微观状态和过程出发,分析了用532nm激光脉冲触发SI2G aAs光电导开关产生振荡输出的实验现象.分析认为,实验中输出电脉冲出现振荡的主要原因来自于开关体内的热电子效应,开关芯片内的载流子寿命及其与电子、声子的弛豫时间满足τn<τep,τee条件.在偏置电场作用下,热电子将从电场中获得能量,随着热电子能量的增加,光电子输运将通过迁移率调制引起光电导振荡现象,从而导致输出电脉冲出现不同程度的周期性减幅振荡.[1]Islam N E,Scham iloglu E,Fleddermann C B1998Appl.Phys.Lett.731988[2]Loubriel G,Zutavern F,O’M alley M,Nuss M C1995Proc.S PIE234321[3]Shi W,Dai H Y,Zhang X B2005Chin.J.Semicond.26460[4]Li Q,Zhang X B,Shi W2002Acta Photon.Sin.311086(inChinese)[李　琦、张显斌、施　卫2002光子学报311086][5]Shi W,T ian L Q2006Appl.Phys.Lett.89202103[6]Jia W L,Ji W L,Shi W2007Acta Phys.Sin.562042(inChinese)[贾婉丽、纪卫莉、施　卫2007物理学报562042] [7]Shi W,W ang X M,H ou L,Xu M,Liu Z2008Acta Phys.Sin.577185(in Chinese)[施　卫、王馨梅、侯　磊、徐　鸣、刘　峥2008物理学报577185][8]Shi W,Qu G H,W ang X M2009Acta Phys.Sin.58477(inChinese)[施　卫、屈光辉、王馨梅2009物理学报58477][9]Liang L,Y u Y H,Peng Y B2008Chin.Phys.B172627[10]M azz ola M S,R oush R A,S toudt D C,Tukres J D1991IEEEPulsed Power Conf.71114[11]Lacassie F1999Eur.Phys.J.Appl.Phys.2189[12]Shen X C2002Optical Spectrum and Optical Properties o fSemiconductor(2nd Ed.)(Beijing:Science Press)p407(inChinese)[沈学础2002半导体光谱和光学性质(第二版)(北京:科学出版社)第407页][13]G odik E E1968J.Phys.C30127[14]N ovikov B V,S okolov N S,G astev S V1976Phys.State Sol.B7481[15]Li J X,Zhang M J,Niu S X,W ang Y C2008Chin.Phys.B1745168558物 理 学 报58卷Characteristics of photoconductivity o scillation in semi 2insulating GaAs photoconductive semiconductor switche s 3Shi W ei 1)　Xue H ong 1)2)　M a X iang 2R ong 1)1)(Department o f Applied Physics ,Xi πan Univer sity o f Technology ,Xi πan 710048,China )2)(Department o f Physics and Electronic Engineering ,Weinan Teacher s Univer sity ,Weinan 714000,China )(Received 2M arch 2009;revised manuscript received 27April 2009)AbstractThe 4mm gap and 5ns pulse w idth sem i 2insulating G aAs photoconductive sw itches were triggered by 532nm laser pulse w ith gradual increase of bias v oltage from 500V in steps of 50V until the emergence of nonlinear electrical pulse.The expermental results showed that the linear and nonlinear electrical pulse waveforms had smaller am plitude and varying degrees of oscillation reduction after g oing through a main pulse.Then the m icroscopic state and transport process of carriers (hot 2electron )in the sw itch material were studied in detail using the quantum theory.It was found that in the DC bias electric field ,when the relaxation time of the hot 2electrons in the electron 2electron and electron 2phonon interaction process is longer than the carrier life ,the photoconductivity oscillation can be caused by the change of m obility in the process of optoelectronic transport ,which is the main cause for the output electrical pulse to show oscillations.K eyw ords :photoconductive sem iconductor sw itch ,hot 2electron ,relaxation ,photoconductivity oscillation PACC :7220H ,7240,7220J3Project supported by the S tate K ey Development Program for Basic Research of China (G rant N o.2007C B310406),the National Natural ScienceF oundation of China (G rant N os.50837005,10876026),the specialized scientific Research F oundation of Educational Bureau of Shaanxi Province ,China (G rant N o.09J K 431)and the Scientific Research F oundation of W einan T eachers University ,China (G rant N os.08YK F022,09YK Z 021).E 2mail :swshi @955812期施　卫等:半绝缘G aAs 光电导开关体内热电子的光电导振荡特性。

GaAs光导开关的线性及非线性特性研究GaAs光导开关的线性及非线性特性研究引言：在现代通信和光电子技术领域中，光导开关作为一种重要的器件，广泛应用于光通信、光传感、光计算等领域。

光导开关具有高速切换、低损耗、大容量传输等特点，能够实现快速、准确的信息传输。

其中，GaAs材料被广泛研究和应用于光导开关中，因其具有较高的光电转换效率以及优异的电学和光学性能。

本文将围绕GaAs光导开关的线性和非线性特性展开研究，探讨其机理和应用前景。

一、GaAs光导开关的线性特性研究光导开关的线性特性是指在较低光功率范围内，光导开关对信号的线性响应能力。

针对GaAs光导开关的线性特性研究，主要集中在其在光学开关、光电放大和光电变换等方面的应用。

例如，利用GaAs光导开关的线性特性，可以实现对光信号的调制、调频等操作，进而以快速、可靠的方式传递和处理信息。

1.1 光学开关领域光学开关是指利用光信号代替电信号进行开闭操作的器件。

GaAs光导开关具有较高的响应速度和低损耗特性，因此在光学开关领域有广泛的应用。

通过对GaAs光导开关的线性特性研究，可以提高其响应速度和信号传输效果，进而实现高速、稳定的光学开关系统。

此外，利用GaAs光导开关的线性特性，还可以实现光信号的多路复用和解复用操作，从而提高传输带宽和数据处理速度。

1.2 光电放大和光电变换领域光电放大和光电变换是利用光信号转换为电信号的一种技术。

GaAs光导开关在光电放大和光电变换领域发挥着重要作用。

通过对GaAs光导开关的线性特性研究，可以提高光电转换效率和信号质量，进而实现信息的准确和稳定传输。

同时，利用GaAs光导开关的线性特性，还可以实现光信号的调制和调幅操作，从而改善信号的强度和传输效果。

二、GaAs光导开关的非线性特性研究与线性特性不同，GaAs光导开关的非线性特性主要研究其在高光功率范围内的应用。

非线性特性是指光导开关在高光功率下，产生非线性响应的能力。

砷化镓物理特性及应用院系：可再生能源学院专业：新能源材料与器件班级：能材1201班**: ***学号：**********2015年1月摘要：文章从砷化镓材料的结构，物理特性以及应用方面，对砷化镓材料进行了简单的介绍和了解。

Ⅲ-Ⅴ族半导体砷化镓具有禁带宽度大且为直接带隙、本征载流子浓度低，而且具有半绝缘性能，其具有耐热、耐辐射及对磁场敏感等特性，制造的器件也具有特殊用途和多样性,应用已经延伸到硅、锗器件所不能达到的领域，是用途广泛，非常重要的一种半导体材料。

关键词：砷化镓直接带隙结构Ⅲ-Ⅴ族半导体半绝缘砷化镓一．引言化合物半导体材料砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）是微电子和光电子的基础材料，而砷化镓则是化合物半导体中最重要、用途最广泛的半导体材料，也是目前研究得最成熟、生产量最大的化合物半导体材料。

由于砷化镓具有电子迁移率高（是硅的5~6倍）、禁带宽度大（它为1.43eV，Si为1.1eV）且为直接带隙，容易制成半绝缘材料（电阻率107~109Ωcm）、本征载流子浓度低、光电特性好。

用砷化镓材料制作的器件频率响应好、速度快、工作温度高，能满足集成光电子的需要。

它是目前最重要的光电子材料，也是继硅材料之后最重要的微电子材料，它适合于制造高频、高速的器件和电路。

此外, GaAs材料还具有耐热、耐辐射及对磁场敏感等特性。

所以,用该材料制造的器件也具有特殊用途和多样性,其应用已延伸到硅、锗器件所不能达到的领域。

即使在1998年世界半导体产业不景气的状况下, GaAs材料器件的销售市场仍然看好[1]。

当然, GaAs材料也存在一些不利因素,如:材料熔点蒸气压高、组分难控制、单晶生长速度慢、材料机械强度弱、完整性差及价格昂贵等,这都大大影响了其应用程度。

然而, GaAs材料所具有的独特性能及其在军事、民用和产业等领域的广泛用途,都极大地引起各国的高度重视,并投入大量资金进行开发和研究。

二．材料的结构2.1砷化镓的晶体结构砷化镓晶格是由两个面心立方(fcc)的子晶格(格点上分别是砷和镓的两个子晶格)沿空间体对角线位移1/4套构而成。

沿面闪络和丝状电流对光电导开关的损伤机理马湘蓉;施卫;薛红;纪卫莉【摘要】通过对电极间隙为3mm和8mm半绝缘GaAs光电导开关损伤实验研究发现,引起开关损伤的主要机制是沿面闪络和丝状电流.沿面闪络是在高偏置电压条件下GaAs材料在热传导过程中表现的熔化-再结晶现象,对开关造成了致命性损伤;而丝状电流是开关在非线性工作模式下由于存在负微分电导效应(NDC),形成的高浓度电子-空穴等离子体通道,芯片内产热和冷却之间达到了动态平衡,开关处于光控预击穿状态,存在可恢复性和不可恢复性两类损伤.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2010(025)010【总页数】7页(P129-135)【关键词】半绝缘GaAs光电导开关;沿面闪络;丝状电流;损伤【作者】马湘蓉;施卫;薛红;纪卫莉【作者单位】西安理工大学数理学院,西安,710048;西安理工大学数理学院,西安,710048;西安理工大学数理学院,西安,710048;渭南师范学院物理与电子工程系,渭南,714000;西安理工大学数理学院,西安,710048【正文语种】中文【中图分类】TN361 引言半导体光电导开关（Photo-Conductive Semiconductor Switch，PCSS）是利用超快脉冲激光器与光电导体（如GaAs，InP等）相结合形成的一类新型器件。

与传统开关相比，PCSS具有开关速度快、触发无晃动、寄生电感电容小和结构简单紧凑等优点，特别是耐高电压及其大功率容量使其在超高速电子学和大功率脉冲产生与整形技术领域（大功率亚纳秒脉冲源、超宽带射频发生器等）具有广泛的应用前景[1-2]。

光电导开关（PCSS）通常工作在线性模式下，在高于一定阈值的偏置电压和触发光能条件下，开关工作于非线性模式，表现出高倍增和锁定等特性。

虽然PCSS有良好的开关性能，但当其工作在较高场强条件下时往往容易在表面发生闪络放电现象，引起开关的损坏[3]。